Waiting
Login-Verarbeitung ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Fritt formulerade Ljus Ställdon - Fabrication och kontroll av aktivering i mikroskopisk skala

Published: May 25, 2016 doi: 10.3791/53744

Abstract

Flytande kristallina elastomerer (LCEs) är smarta material med förmåga att reversibelt formförändring som svar på yttre stimuli, och har tilldragit forskarnas uppmärksamhet inom många områden. De flesta av studierna fokuserade på makroskopiska LCE strukturer (filmer, fibrer) och deras miniatyrisering är fortfarande i sin linda. Nyligen utvecklat litografitekniker, t ex., Mask exponering och replika gjutning, endast tillåter att skapa 2D strukturer LCE tunna filmer. Direkt laserskriv (DLW) öppnar tillgång till verkligt 3D tillverkning i mikroskopisk skala. Men att styra aktiverings topologi och dynamik på samma längd skala är fortfarande en utmaning.

I denna uppsats rapporterar vi om en metod för att styra den flytande kristallen (LC) molekylär inriktning i de LCE mikrostrukturer med godtycklig tredimensionell form. Detta möjliggjordes av en kombination av direkt laser skriva för både LCE strukturer samt för micrograting mönster som inducerarlokala LC anpassningen. Flera typer av gittermönster användes för att införa olika LC inriktningar, som därefter kan mönstras in i LCE strukturer. Detta protokoll gör att man kan få LCE mikro med manipulerade inriktningar som kan utföra flera opto-mekanisk påverkan, vilket är i stånd att flera funktioner. Applikationer kan förutses inom avstämbara fotonik, mikrorobotteknik, lab-on-chip-teknik och andra.

Introduction

Mikromanövreringsdon är mikroskopiska strukturer som kan överföra extern energi för driften av en annan mekanism eller system. På grund av den kompakta storleken och fjärrkontroll kapacitet, har de använts i stor utsträckning i lab-on-chip system 1, mikro-avkänning 2, och mikrorobot 3. Ställdonen som hittills kan endast utföra enkla åtgärder, såsom svullnad / kollaps i en hydrogel matris 4, kontraktion / böjning 5 i en riktning med det yttre fältet. Även den nyligen utvecklade tekniker har gjort det möjligt att tillverka mikroskopisk skala aktiveringsstrukturer 6, är det fortfarande en stor utmaning att kontrollera dessa manövreringar i samma längdskalan. Detta dokument redovisar en metod för framställning av 3D-ljus aktiverar mikro med reglerbara manövreringsegenskaper. Tekniken bygger på direkt laserskriv (DLW), och det har visats i flytande kristallina elastomerer (LCEs).

LCEs är SOFt polymerer kamning egendom elastomer och flytande kristallorientering. Dessa material är kapabla stora deformation (20-400%) under olika typer av externa stimuli 7. Fördelen med att använda LCEs för mikromanövreringsdon är att underlätta för ingenjörs molekylär ordning i de strukturer, som gör det möjligt att styra manövreringen i mikroskopisk skala 8. LC monomerer syntetiseras med akrylat del, vilket möjliggör ett enda steg foto polymerisation. Den här egenskapen ger tillgång till olika typer av litografiska tekniker för tillverkning av 3D mikrostrukturer. Azofärgämnen såsom fotokänsliga molekyler är kopplade till polymernätverket genom sam-polymerisationsprocess. Sådana molekyler kombinera sin starkt ljus svarsförmåga (trans till cis isomerisering) med Ijusinducerad uppvärmning av systemet ger ljus kontrollerad deformation.

DLW är en teknik för att erhålla polymerstrukturer i ett fotokänsligt mateal genom spatial kontroll av en fokuserad laserstråle 9. DLW möjliggör skapandet av 3D fritt bilda strukturer i LCE utan att förlora den molekylära inriktningen 6. Det finns flera fördelar med DLW i tillverkningen av LCE mikromanövreringsdon. För det första kan upplösningen nå submikron skala, och strukturerna är verkligen 3D sex. Tidigare rapporterade LCE mikro tillverkningsmetoder, t ex., Maskerad exponering 10 och replik gjutning 11, under förutsättning att upplösning ner till cirka 10 mikrometer och har bara 2D geometri. För det andra är DLW en beröringsfri tillverkningsprocessen. Ett lämpligt lösningsmedel kan utveckla högkvalitativa strukturer som upprätthåller utformad konfiguration. Replika gjutningsteknik ger sällan submikron resolution 12 och den strukturella kvaliteten är svårt att styra. För det tredje ger laserskrivmångsidiga alternativ för lokal LC orientering vid mikroskopisk skala 8,13. Bland olika typer av LC orienteringsteknik, är gnugga most effektivt sätt att orientera LC molekyler och har använts i stor utsträckning vid framställning av LCE tunn film. Detta har i allmänhet uppnåtts genom att gnida på polymerskikt för att generera mikrospåren på de inre ytorna av en cell infiltreras genom LC monomerer. På grund av ytan förankringseffekt, sådana mikrospår kan orientera LC-molekylen längs spåret riktning. DLW möjliggör direkt framställning av dessa mikrospår på den valda regionen i förväg utformad riktning med mycket högre noggrannhet. Alla dessa egenskaper gör DLW en perfekt, unik teknik för tillverkning och styrning av aktivering i mikroskopisk skala.

Baserat på DLW, kan LCE mikrostrukturer vara mönstrad med olika molekylorienteringar. Med förening anpassning inom ett enda LCE struktur, multifunktionella aktiveringar blivit möjligt. Metoden kan användas för tillverkning av LCE mikromanövreringsdon med någon form av LC monomerblandningen. Genom ytterligare kemisk ingenjörskonst, är det möjligt att göraställdon känsliga för andra stimulanskällor, t ex., fukt eller belysning vid olika våglängd.

Protocol

Obs: Detta protokoll innehåller tre steg: IP-L rivning förberedelse för LC molekylär orientering, DLW i LCE och lätta manövrering karakterisering. Den schematiska för direkt laserskrivsystem visas i figur 1, under det att mikro-manipulering systemet visas i figur 5.

1. IP-L Galler Pattern Förberedelse

  1. Ta ut ett mikroskop locket (3 cm i diameter), och rengör med aceton med hjälp av lins vävnader.
  2. Placera vissa distanser (glasmikrosfärer) med hjälp av en metallspets vid 3 olika punkter i glasskivan ca 0,5 cm från dess centrum.
  3. Placera ett annat objektglas (1 cm i diameter) på toppen av distansorganen. Använda en spets för att trycka försiktigt på toppen av den övre glasskivan.
  4. Placera en droppe (ca 2 | j, l) av UV-härdande lim på tre olika punkter respektive vid gränsen för den övre glas.
  5. Innan limmet tränger alltför mycket into gapet använder UV-ljus för att stelna limmet. Cellen är nu bildas.
  6. Placera en droppe (ca 10 fil) av IP-L-harts på gränsen av cellen med hjälp av en pipett. Vänta några minuter tills vätskan infiltreras i hela arean av cellen.
  7. Använd lim för att fixera cellen på provhållaren och placera den i direkt laserskriftsystem.
  8. Välj en 100X mål, och hitta gränssnittet på den övre innerytan, följt av lutningskorrigering på denna yta.
  9. Skriv strukturer utformade IP-L gittermönster med en lasereffekt och en skanningshastighet på 6 mW och 60 um / s resp. Gittermönster görs av IP-L kurva eller raka linjer.
  10. Upprepa steg 1,8 och 1,9 på den nedre innerytan.
  11. Ta ut cellen, och sänk ned provet i en 2-propanol bath utan att öppna cellen, för 12-24 timmar.
  12. Ta ut cellen från lösningsmedlet, och torka den på värmeplattan (50 ° C) under 10 - 20 min.

2. LCE Mikrostruktur Fabrication

  1. Mät ~ 300 mg monomerblandning på balansen. Se den molekylära sammansättningen i tabell 1.
  2. Sätt framställda blandningen i en glasflaska, och satte den på en het platta inställd på 70-80 ° C.
  3. Vänta tills alla pulvret smälter, tillsätt en magnetisk omrörare, och blanda blandningen under 1 h (90 till 150 varv per minut).
  4. Placera cellen på värmeplatta vid 60 ° C.
  5. Placera en droppe (ca 20 l) av blandningen på kanten av den mindre glasskivan och vänta tills vätskan infiltrerar in i cellen.
  6. Överföra cellen till optiskt mikroskop med en korsad polarisator och en temperaturregulator. Hålla allt i mörker under överföringen, och sätta en orange filter innan belysningslampan för att filtrera ut UV.
  7. Öka temperaturen hos cellen ovanför 60 ° C genom användning av en temperaturregulator på mikroskopet, därefter sänka temperaturen (2-10 ° C per min), För att mäta temperaturområde för LC fas. En blandning med olika molekyl kompositionen har en annan LC fas temperatur. En bra homogen nematisk LC fasen kan kännas igen genom att observera bildkontrast inversion under rotation av provet var 45 ° i förhållande till polarisatorn axeln.
  8. Fäst cellen på provhållaren, placera den i DLW systemet och ställa in temperaturen att nå LC fasen (mätt i steg 2,7).
  9. Hitta gränssnittet på den nedre innerytan och utföra tiltkorrigering med hjälp av en 100X mål, eller en 10X mål utan att finna gränssnittet.
  10. Skriva de LCE strukturer genom användning av DLW med en lasereffekt och en skanningshastighet på 4 mW och 60 | j, m / sek på den undre glasplatta med hjälp av 100X mål. Annars använder en lasereffekt och en skanningshastighet på 14 mW och 60 um / s med hjälp av 10X mål (LCE struktur är tillverkad i hela provets tjocklek).
  11. Ta ut cellen, och använda ett blad för attöppna cellen avlägsna den övre glasskiva.
  12. Doppa strukturer i en toluen bad under 5 min.
  13. Ta ut provet och torka i luften i 10 minuter.

3. Karakterisering of Light Aktivering av LCE Mikro

  1. Placera provet i optiskt mikroskop (20X) och fokusera en laserstråle (CW, 532 nm, 50-500 mW) med 10X objektiv på strukturerna.
  2. Observera ljus deformationspåverkan av optiskt mikroskop CMOS-kamera (bildhastighet 25,8 fps).
  3. Använda manuell drift av mikro-manipulering system (figur 5) för att sätta glasspetsen vid en position nära de LCE mikrostrukturer.
  4. Slå på lasern vid låg effekt (~ 20 mW), i syfte att öka temperaturen hos LCE (på grund av Ijusabsorption), och på så sätt mjuka upp strukturen.
  5. Använd en glasspets för att plocka upp en LCE mikro, och hålla den i luften. behövs denna process för att undvika vidhäftningen från glasytan.
  6. tune lasern till hög effekt (> 100 mW), och observera LCE struktur deformeras.
  7. Spela in ljus deformationspåverkan med mikroskopkamera.

Representative Results

Figur 1 visar den optiska inrättas för laserskriftligt. Systemet består av en 780 nm fiberlaser som avger 130 fsec puls vid repetitionsfrekvensen på 100 MHz. Laserstrålen reflekteras in ett teleskop för att justera strålen profil till den optiska mikroskopobjektivet bländare där den fokuseras in i provet. På mikroskopet, är en 3D piezo skede installeras med en 300 x 300 x 300 pm 3 resande område för provöversättning med en maximal hastighet på 100 pm / s vid 2 nm upplösning. Linjärt polariserat ljus från en röd lampa belyser provet från toppen, medan bilden samlas i botten av samma mål och reflekteras av en stråldelare i en CCD-kamera. Innan kameran, en annan polarisator användas för att erhålla tvärpolariserade belysning för ökad kontrast.

Figur 2 visar de avsöknings elecTron mikroskop (SEM) bilder av laserskriven IP-L micrograting mönster (steg 1). Spåret avstånd är i intervallet 400 - 1200 nm, medan höjden av spåren (topp till dal) är cirka 700 nm. Gittermönster med olika orienteringar kan inducera olika LC inriktningar, beroende på den önskade påverkan av LCE elementet.

Figur 3 visar LC monomer orientering inducerad av de IP-L gittermönster (Steg 2.7). Först framställdes fyra typer av mikro-gittermönster med 100 x 100 ^ m 2 storlek vardera tillverkade på motsatta sidor av en glascell (schematiskt visas i figur 3a). På grund av att ytan förankring, har de infiltrerade LC monomerer orienterats tillsammans med gitterlinjerna riktning, vilket således uppvisar 45 ° kontrast inversion i det polariserade optiska mikroskopet (POM) bild (figur 3b).

Figur 4 visar SEM-bilder av en LCE nano punkter / linje tillverkas på IP-L gitter nätverk med olika inriktning (steg 2,10). Inom gitternätet, de LCE strukturer blir mer begränsat, med mycket högre motståndskraft mot utvecklingen i toluen. En minsta bredd av den bortkopplade LCE har uppmätts till ~ 300 nm, vilket är i linje med upplösning på DLW utan gittermönster. En annan intressant metod för fotonisk tillämpning skulle kunna vara att förverkliga storskalig periodisk struktur. Figur 4 (c, d) visar 2D LCE periodiska strukturer inom en mikro-gitternätet. Den samordning är välbevarade inuti dessa nanostrukturer, såsom visas i de insatta POM bilder av figur 4 (c, d). Emellertid skulle Ijusinducerad deformation inte erhållas i dessa nanostrukturer. Detta beror på att inom IP-L galler, de nano LCE element har varit mycket begränsat och vidhäftning förhindrar synlig deformation. Mikro manipulation systemet bygger på en hemmagjord reflekterade mikroskop och visas schematiskt i figur 5. Är en 10X mål fast på en lins rör placerat på en vertikalt stående optisk bakbord. En 730 nm IR LED-ljuskälla används för belysning genom en icke-polariserad stråldelare. Den reflekterade bilden samlas in av samma mål och projiceras på kameran. En kontinuerlig solid state 532 nm laser kopplas in i målet genom en lång passning dikroisk spegel (50% transmission och reflektion vid 567 nm) vid en infallsvinkel av 45 °. En kraftmätare mäter den utsända strålen efter den dikroiska spegeln för realtids detektering av lasereffekt. En löst fokuserad laserpunkt på ~ 150 pm diameter genererar maximal belysningsintensitet på ~ 10 W / mm 2. Laserintensiteten styrs av en variabel neutralt densitetsfilter placerat framför lasern. Nedanför mål, en 3D manuell translation steg användes för prov översättning. En uppvärmningssteget installeras på translationssteg används för exakt kontroll av provtemperaturen i ett område från -20 till 120 ° C med 0,5 ° C noggrannhet. Två glas tips monterade på två manuella steg översättnings har släppts ut på vänster och höger sida, nära provposition. Struktur mikro manipulation kan åstadkommas genom att försiktigt flytta tips med hjälp av stegen översättnings.

För att visa inriktningen och deformation korrelation, vi tillverka fyra LCE cylindriska strukturer med 60 pm diameter och 20 pm höjd. Dessa cylindrar är skrivna på fyra olika orienterade IP-L rivning regioner (1 pm perioden). Under lätt excitation, färgämnena inuti LCE absorberar ljusenergi och överföra den till nätverket. De LCE strukturer värms upp och sedan genomgå fasomvandling (nematisk till isotrop). En sådan fasövergång är också hjälptav trans till cis isomerisering av färgämnet under samma ljusstimuli. Således strukturer kontrakt längs den ursprungliga LC inriktnings regissör och expandera i den vinkelräta riktningen 7. Beroende på olika lokala anpassningar som induceras av de IP-L-gitter, dessa strukturer deformeras längs olika riktningar, såsom visas i figur 6 (steg 3,1).

Denna teknik gör det möjligt att skapa sammansatta ställdon, som innehåller mer än en typ av justering i en enda struktur. En 400 x 40 x 20 | im 3 storlek LCE rand med två sektioner av justeringsmönster tillverkades, såsom schematiskt visas i fig 7 (a). Dessa inriktnings avsnitt innehåller vardera en 90 ° vriden orientering i en annan riktning. Ytan med parallell inriktning kontrakt, medan en med vinkelräthet expanderar under ljus belysning. Strukturen har picked upp av mikromanipulation systemet, och hölls i luften genom en glasspets. Dubbel böjning observerades under lätt belysning (steg 3,3). En modulerad laserstråle (med användning av en optisk chopper) kan inducera cykliska deformationer. LCE kan svara efter lasermoduleringsfrekvensen (> 1k Hz). Emellertid minskar deformationen amplitud med ökande frekvens 14.

Figur 1
Figur 1: Optisk inrättas för Direct Laser Skriva en 780 nm laserstråle (130 fsec puls, repetitionshastighet av 100 MHz) är kopplad till ett mikroskop och fokuseras av ett optiskt mål mikroskop i provet.. En 3D piezo scenen med 300 x 300 x 300 pm 3 rörelseområdet används för provöversättning under laserexponering. Klicka här för att se en la rger version av denna figur.

figur 2
Figur 2:. SEM Bilder från IP-L Mikro galler a) Enkelriktad parallell linje struktur. b) Radial gitter mönster. Skala bar. 10 mikrometer klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3:. IP-L Micro-gitter inducerar LC Orientering a) Schematisk av mikrogaller mönster utformade för LC orientering. b) POM bild av LC orientering induceras av micrograting mönster. Skalan bar är 50 pm. Den röda färgen beror på det filter som förhindrar den foto polymerisation.ge.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4:. SEM-bilder av LCE nanostrukturer inbäddade inuti IP-L Galler Networks a) och b) Två mikrogittermönster tillverkades genom DLW längs olika riktningar, medan LCE nanodots tillverkas inom gitternätet. c) och d) Periodiska LCE nanostrukturer inbäddade i samma typ av IP-L gitter. Inläggningar är POM bild av strukturerna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5:. Skiss över Mikromanipulation Setup En kontinuerlig solid state 532 nm laser kopplas till en hemgjorda mikroskopsystem. En 10X mål används för avbildning och fokusera 532 nm laser för excitation. Två manuella moment översättnings utrustade med glasspets manipulatorer används för provmikro manipulation. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 6
Figur 6: Ljus Aktivering av LCE Mikro cylindrar fyra olika IP-L Micrograting regioner med olika inriktningar a) Fyra LCE cylindriska strukturer med 60 pm diameter och 20 um höjd, skrivna på fyra olika orienterade mikrogaller regioner.. b) LCE cylindrarna deformeras längs olika axlar (beroende på gitter inducerad inpassningar) när den exponeras för en 532 nm laserstrålning (10 W -2 mm). Skala bar: 100 nm.les / ftp_upload / 53.744 / 53744fig6large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 7
Figur 7: Ljusdriven Deformation av LCE mikrostrukturer med flera Molecular Poly linjer a) Schematisk bild av två sektioner av motsatta 90 ° vridna inriktningar i en enda LCE rand.. b) och c) optiska bilder av en 400 um lång LCE rand böjning i motsatta riktningar inom 532 nm laserbelysning (3 W mm -2) 8. klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

IP-L mikro-gitterorienteringstekniken har integrerats med DLW att orientera vätskekristallina monomerer. De senare laserskrivna LCE mikrostrukturer kan också mönstras med den designade anpassningen på mikroskala. Denna teknik gör det möjligt för oss att skapa förening LCE element som kan stödja flera funktioner. Med enastående förmåga att skapa exakta 3D mikrostrukturer och kontroll av aktivering, förväntar vi denna teknik för att användas för att skapa elastomerbaserade mikroskopiska robotar 14, och för att öppna upp en uppsjö av nya strategier för erhållande av lätta avstämbara anordningar 15.

Det finns två viktiga steg i beredningen. Den första är att de två glas cellen bör tätt limmade (steg 1,4, 1,5). UV härdande lim bevarar stabiliteten av cellgeometrin under utvecklingen: förflyttning av ett glas av cellen i förhållande till den andra kommer att resultera i ett värsta inriktning avden LCE. För det andra bör laserskrivhastighet under LCE struktur skrift vara så hög som möjligt samtidigt 100X mål väljs. På grund av den starka svullnad i LCE under laserskrivprocessen skulle svällda strukturen flytta ut den designade läge, vilket påverkar kvaliteten på de tillverkade ställdon.

I vissa fall är Ijusinducerad deformerbarheten observeras att försämras i strukturerna. Detta kan bero på det färgblekning under högt belysningsintensitet. När färgmolekyler har stängts av, beter sig LCE strukturen som ett transparent medium och ljusabsorptionen / ljus deformationspåverkan trycks. En lägre lasereffekt skulle vara säkrare för manövrering av LCE mikrostrukturer.

Det finns också vissa nackdelar med denna metod. För det första, tar hela processen en relativt lång tid. I syfte att upprätthålla konfigurationen cellen, det första IP-L utvecklingsprocessen (gjord genom nedsänkning av sample i ett lösningsmedel bad) utförs i två-proponal utan att öppna cellen. Framkallningstiden beror sålunda på cellstorleken och tjockleken på gapet, och tar vanligen 12 - 24 timmar. Byte av IP-L rivning med andra laserskriv mönster, såsom laserinducerad ablation mönster och laserinducerad kemiskt modifierad yta, kan resultera i LC inriktning och i en stor minskning av tillverkningstiden. För det andra är LCE en mjuk materia som alltid lider vidhäftning på glassubstratet. Ljus deformationspåverkan har undertryckt när mikro fastnar på ytan. För det tredje är konstruktionens höjd begränsas av tjockleken av cellen och den objektiva arbetsavståndet. I laserskrivsystemet, är den maximala höjden omkring 100 | j, m. Nyligen utvecklade 3D trycktekniker skulle vara en bra kandidat för att skapa ljus aktiveras LCE struktur från mesoskopisk till makroskopisk skala. Att behålla den molekylära orienteringen under polymerisationen kundevara den viktigaste frågan till oro.

Denna teknik är unik eftersom tillåter en att få 3D fritt formulerade ställdon på verkligt mikroskala, vilket inte är möjligt med andra befintliga tekniker. LCE mikro kan vara mönstrad med olika molekylära orienteringar och funktioner. Genomförandet av en sådan teknik genom ytterligare kemiteknik, gör det möjligt att göra ställdon känsliga för andra stimulanskällor och kommer att öppna upp för att utveckla effektiva mikrorobotar och mjuka fotoniska komponenter.

Acknowledgments

Den forskning som leder till dessa resultat har erhållit finansiering från Europeiska forskningsrådet inom ramen för EU: s sjunde ramprogram (FP7 / 2007-2013) / ERC bidragsavtal n o [291.349] på fotoniska mikrorobotteknik och från IIT SEED projekt Microswim. Vi erkänner också stöd från Ente Cassa di Risparmio di Firenze. Vi tackar hela optik av komplexa system grupp på LENS för återkoppling och diskussioner.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Molecular: LC monomer SYNTHON Chemicals GmbH & Co. KG ST03866 ~78 mol% in the mixture
Molecular: LC crosslinker SYNTHON Chemicals GmbH & Co. KG ST03021 20 mol% in the mixture
Molecular: Azo dye Synthesis referring to Ref. 6 1 mol% in the mixture. Light sensitive component, can be excluded in the fabrication for heat driven actuators.
Molecular: Initiator Sigma Irgacure 369 1 - 2 mol% in the mixture
Spacer Thermo scientific Microsphere with diameter from 10 to 100 µm.
IP-L Nanoscribe GmbH
UV curing glue Homemade IP-L with 1 wt% initiator (Irgacure 369)
Microscope cover slide MENZEL-GLÄSER Diameter: 1 or 3 mm, Thickness: 0.16 - 0.19 mm
UV LED lamp Thorlabs M385L2-C4 Wavelength: 385 ± 10 nm
532 nm laser Shanghai Dream Lasers SDL-532-500T 500 mW laser
Direct Laser Writing system Nanoscribe GmbH
Hot plate Linkam Scientific Instruments Ltd. PE120 Temperature range: -20 to 120 °C
Microscope Zeiss Axio Observer A1 With crossed polarizers
Micro-manipulator Narishige MHW-3

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tanaka, Y., et al. Biological cells on microchips: New technologies and applications. Biosens. Bioelectron. 23, 449-458 (2007).
  2. Hierold, C., Jungen, A., Stampfer, C., Helbling, T. Nano electromechanical sensors based on carbon nanotubes. Sensor. Actuator. A-Phys. 136 (1), 51-61 (2007).
  3. van Oosten, C. L., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J. Printed artificial cilia from liquid-crystal network actuators modularly driven by light. Nat. Mater. 8, 677-682 (2009).
  4. Ulijn, R. V., et al. Bioresponsive hydrogels. Mater. today. 10 (4), 40-48 (2007).
  5. Roy, D., Cambre, J. N., Sumerlin, B. S. Future perspectives and recent advances in stimuli-responsive materials. Prog. Polym. Sci. 35 (1-2), 278-301 (2010).
  6. Zeng, H., et al. High-Resolution 3D Direct Laser Writing for Liquid-Crystalline Elastomer Microstructures. Adv.Mater. 26 (15), 2319-2322 (2014).
  7. Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, R. Liquid Crystalline Elastomers as Actuators and Sensors. Adv. Mater. 22 (31), 3366-3387 (2010).
  8. Zeng, H., et al. Alignment engineering in liquid crystalline elastomers: Free-form microstructures with multiple functionalities. Appl. Phys. Lett. 106 (11), 111902 (2015).
  9. Malinauskas, M., Farsari, M., Piskarskas, A., Juodkazis, S. Ultrafast laser nanostructuring of photopolymers: A decade of advances. Phys. Rep. 533 (1), 1-31 (2013).
  10. Liu, D., Bastiaansen, C. W. M., den Toonder, J. M. J., Broer, D. J. Photo-switchable surface topologies in chiral nematic coatings. Angew. Chem. Int. Edit. 51 (4), 892-896 (2012).
  11. Yang, H., et al. Micron-sized main-chain liquid crystalline elastomer actuators with ultralarge amplitude contractions. J. Am. Chem. Soc. 131 (41), 15000-15004 (2009).
  12. Yan, Z., et al. Light-switchable behavior of a microarray of azobenzene liquid crystal polymer induced by photodeformation. Macromol. Rapid Commun. 33 (16), 1362-1367 (2012).
  13. Liao, Y., et al. Alignment of liquid crystal molecules in a micro-cell fabricated by femtosecond laser. Chem. Phys. Lett. 498, 188-191 (2010).
  14. Zeng, H., et al. Light-fueled microscopic walkers. Adv. Mater. 27, 3883-3887 (2015).
  15. Flatae, A. M., et al. Optically controlled elastic microcavities. Light: Science & Applications. 4, 282 (2015).

Tags

Engineering Direktlaser skrift flytande kristallina elastomerer flytande kristaller inriktning fotolitografi 3D-tillverkning mikromanövreringsdon mikro smarta material ljus drivs
Fritt formulerade Ljus Ställdon - Fabrication och kontroll av aktivering i mikroskopisk skala
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zeng, H., Wasylczyk, P.,More

Zeng, H., Wasylczyk, P., Parmeggiani, C., Martella, D., Wiersma, D. S. Free-form Light Actuators — Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale. J. Vis. Exp. (111), e53744, doi:10.3791/53744 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter